Аэродинамическая труба
Аэродинами́ческая труба́ — техническое устройство, предназначенное для моделирования воздействия среды на движущиеся в ней тела. Применение труб в аэродинамике базируется на принципе обратимости движений и теории подобия физических явлений. Объектами испытаний в аэродинамических трубах являются модели натурных летательных аппаратов или их элементов (геометрически подобные, упруго подобные, термически подобные и т. д.), натурные объекты или их элементы, образцы материалов (унос материалов, каталитичность поверхности и т. д.).
Аэродинамическая труба состоит из одного или нескольких вентиляторов (или других устройств нагнетания воздуха), которые нагнетают воздух в трубу, где находится модель исследуемого тела, тем самым создаётся эффект движения тела в воздухе с большой скоростью (принцип обращения движения).
Аэродинамические трубы классифицируют по диапазону возможных скоростей потока (дозвуковые, трансзвуковые, сверхзвуковые, гиперзвуковые), размеру и типу рабочей части (открытая, закрытая), а также поджатию — соотношению площадей поперечных сечений сопла трубы и форкамеры. Также существуют отдельные группы аэродинамических труб:
- Высокотемпературные — дополнительно позволяют изучать влияние больших температур и связанных с ними явлений диссоциации и ионизации газов.
- Высотные — для исследования обтекания моделей разреженным газом (имитация полёта на большой высоте).
- Аэроакустические — для исследования влияния акустических полей на прочность конструкции, работу приборов и т. п.
Исследование характеристик надводных и подводных частей корпуса судов приходится выполнять с использованием дублированных моделей, что позволяет удовлетворить условию непротекания по поверхности раздела сред. В качестве альтернативы возможно использование специального экрана, имитирующего поверхность воды.
Центральный аэродинамический институт имеет 60 различных аэродинамических труб для скоростей от 10 м/с до M=25, некоторые из них (СМГДУ с магнитогидродинамическим разгоном до 8000 м/с, УСГД с давлением торможения 5000 атм) уникальны.
«Типовые» эксперименты
Измерение давлений по поверхности тела
Для исследования необходимо изготовить дренированную модель тела — в поверхности модели выполняются отверстия, которые соединяются шлангами с манометрами.
В гидромеханике доказано, что давление без изменений передается поперек пограничного слоя, что позволяет рассчитать тела по результатам измерения давлений.
Измерение сил и моментов, действующих на тело
Для исследования необходимо подвесить модель на многокомпонентном динамометре (аэродинамические весы) либо на системе растяжек, позволяющей измерять натяжение каждой растяжки.
Пересчет сил и моментов, действующих на тело, осуществляется в соответствии с критерием подобия Рейнольдса.
Визуализация течений
Для решения этой задачи используют шерстяные нити (шелковинки), наклеенные на поверхность модели либо закрепленные на проволочной сетке. Возможна постановка эксперимента с подачей цветного дыма в характерные зоны потока, но продолжительность такого эксперимента (в трубах с повторной циркуляцией воздуха), как правило, весьма мала вследствие общего задымления всего аэродинамического тракта.
История
Первая в мире аэродинамическая труба была построена 1871 году членом Совета Королевского авиационного общества Великобритании Фрэнсисом Гербертом Уэнхемом (англ. Francis Herbert Wenham). Уэнхем использовал свою аэродинамическую трубу для исследований несущих свойств крыла.
В 1897 году К. Э. Циолковский построил прототип аэродинамической трубы собственной конструкции, использовав поток воздуха на выходе из центробежного вентилятора, и впервые в России применил этот агрегат для изучения эффектов, проявляющихся при обтекании твёрдых тел (самолётов, автомобилей, ракет) воздушным потоком.
Под руководством Н. Е. Жуковского при механическом кабинете Московского университета в 1902 году была сооружена аэродинамическая труба, в которой осевым вентилятором создавался воздушный поток со скоростью до 9 м/с.
Первая аэродинамическая труба разомкнутой схемы была создана Т. Стантоном в Национальной физической лаборатории в Лондоне в 1903 году., вторая — Н. Е. Жуковским в Москве в 1906 году.
Первая замкнутая аэродинамическая труба построена в 1909 году в Гёттингене Людвигом Прандтлем, вторая — в 1910 году Т. Стантоном.
Первая аэродинамическая труба со свободной струёй в рабочей части была построена Гюставом Эйфелем в Париже на Марсовом поле в 1909 году.
Дальнейшее развитие шло преимущественно по пути увеличения их размеров и повышения скорости потока в рабочей части (где помещается модель).
В 1934 году в районе Берлина построена Большая аэродинамическая труба (Адлерсхоф) для аэродинамического моделирования. В трубе диаметром от 8,5 до 12 м размещались части самолётов и изучалось воздействие на них горизонтальных воздушных потоков. Особенностью данной аэродинамической трубы является бетонное сооружение «Zeiss-Dywidag» с толщиной стенок всего 8 сантиметров. В настоящее время сохраняется как памятник промышленной архитектуры в составе Аэродинамического парка.
Впервые человек взлетел в вертикальной аэродинамической трубе в 1964 году на авиабазе [англ.] в Огайо.
См. также
- Вертикальная аэродинамическая труба
- Исследования на баллистической трассе
- АДТ-128
- Ландшафтная аэродинамическая труба Крыловского государственного научного центра
- Аэродинамическая труба 3–АТ–17.5/3
Примечания
- ЦАГИ — Экспериментальная база. Дата обращения: 28 октября 2012. Архивировано 30 октября 2012 года.
- Соболев Д. А. История самолётов. Начальный период. — М.: РОССПЭН, 1995. — 343 с.
Литература
- Гофман А. Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. — Л.: , 1988.
- Справочник по теории корабля. В трёх томах / Я.И. Войткунский. — Л.: , 1987. — Т. 1.
- Физическая энциклопедия / А.М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 161—164. — 704 с. — 100 000 экз.
Ссылки
- Аэродинамическая труба // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- Аэродинамическая труба в Физической энциклопедии
- Опыты с аэродинамической трубой на YouTube
- Первый полет в аэродинамической трубе в России на YouTube
В другом языковом разделе есть более полная статья Wind tunnel (англ.). |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Аэродинамическая труба, Что такое Аэродинамическая труба? Что означает Аэродинамическая труба?
Aerodinami cheskaya truba tehnicheskoe ustrojstvo prednaznachennoe dlya modelirovaniya vozdejstviya sredy na dvizhushiesya v nej tela Primenenie trub v aerodinamike baziruetsya na principe obratimosti dvizhenij i teorii podobiya fizicheskih yavlenij Obektami ispytanij v aerodinamicheskih trubah yavlyayutsya modeli naturnyh letatelnyh apparatov ili ih elementov geometricheski podobnye uprugo podobnye termicheski podobnye i t d naturnye obekty ili ih elementy obrazcy materialov unos materialov katalitichnost poverhnosti i t d Aerodinamicheskaya truba GUMRF s otkrytoj rabochej chastyuVertikalnaya aerodinamicheskaya truba T 105 v Centralnom aerogidrodinamicheskom institute v Podmoskovnom Zhukovskom postroennaya v 1941 godu dlya ispytanij modelej samolyotov na shtopor Aerodinamicheskaya truba sostoit iz odnogo ili neskolkih ventilyatorov ili drugih ustrojstv nagnetaniya vozduha kotorye nagnetayut vozduh v trubu gde nahoditsya model issleduemogo tela tem samym sozdayotsya effekt dvizheniya tela v vozduhe s bolshoj skorostyu princip obrasheniya dvizheniya Aerodinamicheskie truby klassificiruyut po diapazonu vozmozhnyh skorostej potoka dozvukovye transzvukovye sverhzvukovye giperzvukovye razmeru i tipu rabochej chasti otkrytaya zakrytaya a takzhe podzhatiyu sootnosheniyu ploshadej poperechnyh sechenij sopla truby i forkamery Takzhe sushestvuyut otdelnye gruppy aerodinamicheskih trub Vysokotemperaturnye dopolnitelno pozvolyayut izuchat vliyanie bolshih temperatur i svyazannyh s nimi yavlenij dissociacii i ionizacii gazov Vysotnye dlya issledovaniya obtekaniya modelej razrezhennym gazom imitaciya polyota na bolshoj vysote Aeroakusticheskie dlya issledovaniya vliyaniya akusticheskih polej na prochnost konstrukcii rabotu priborov i t p Issledovanie harakteristik nadvodnyh i podvodnyh chastej korpusa sudov prihoditsya vypolnyat s ispolzovaniem dublirovannyh modelej chto pozvolyaet udovletvorit usloviyu neprotekaniya po poverhnosti razdela sred V kachestve alternativy vozmozhno ispolzovanie specialnogo ekrana imitiruyushego poverhnost vody Centralnyj aerodinamicheskij institut imeet 60 razlichnyh aerodinamicheskih trub dlya skorostej ot 10 m s do M 25 nekotorye iz nih SMGDU s magnitogidrodinamicheskim razgonom do 8000 m s USGD s davleniem tormozheniya 5000 atm unikalny Tipovye eksperimentyImpeller rabochee koleso aerodinamicheskoj truby GUMRFDublirovannaya model nadvodnoj chasti sudna v aerodinamicheskoj trube GUMRFIzmerenie davlenij po poverhnosti tela Dlya issledovaniya neobhodimo izgotovit drenirovannuyu model tela v poverhnosti modeli vypolnyayutsya otverstiya kotorye soedinyayutsya shlangami s manometrami V gidromehanike dokazano chto davlenie bez izmenenij peredaetsya poperek pogranichnogo sloya chto pozvolyaet rasschitat tela po rezultatam izmereniya davlenij Izmerenie sil i momentov dejstvuyushih na telo Dlya issledovaniya neobhodimo podvesit model na mnogokomponentnom dinamometre aerodinamicheskie vesy libo na sisteme rastyazhek pozvolyayushej izmeryat natyazhenie kazhdoj rastyazhki Pereschet sil i momentov dejstvuyushih na telo osushestvlyaetsya v sootvetstvii s kriteriem podobiya Rejnoldsa Vizualizaciya techenij Dlya resheniya etoj zadachi ispolzuyut sherstyanye niti shelkovinki nakleennye na poverhnost modeli libo zakreplennye na provolochnoj setke Vozmozhna postanovka eksperimenta s podachej cvetnogo dyma v harakternye zony potoka no prodolzhitelnost takogo eksperimenta v trubah s povtornoj cirkulyaciej vozduha kak pravilo vesma mala vsledstvie obshego zadymleniya vsego aerodinamicheskogo trakta IstoriyaPervaya v mire aerodinamicheskaya truba byla postroena 1871 godu chlenom Soveta Korolevskogo aviacionnogo obshestva Velikobritanii Frensisom Gerbertom Uenhemom angl Francis Herbert Wenham Uenhem ispolzoval svoyu aerodinamicheskuyu trubu dlya issledovanij nesushih svojstv kryla V 1897 godu K E Ciolkovskij postroil prototip aerodinamicheskoj truby sobstvennoj konstrukcii ispolzovav potok vozduha na vyhode iz centrobezhnogo ventilyatora i vpervye v Rossii primenil etot agregat dlya izucheniya effektov proyavlyayushihsya pri obtekanii tvyordyh tel samolyotov avtomobilej raket vozdushnym potokom Pod rukovodstvom N E Zhukovskogo pri mehanicheskom kabinete Moskovskogo universiteta v 1902 godu byla sooruzhena aerodinamicheskaya truba v kotoroj osevym ventilyatorom sozdavalsya vozdushnyj potok so skorostyu do 9 m s Pervaya aerodinamicheskaya truba razomknutoj shemy byla sozdana T Stantonom v Nacionalnoj fizicheskoj laboratorii v Londone v 1903 godu vtoraya N E Zhukovskim v Moskve v 1906 godu Pervaya zamknutaya aerodinamicheskaya truba postroena v 1909 godu v Gyottingene Lyudvigom Prandtlem vtoraya v 1910 godu T Stantonom Pervaya aerodinamicheskaya truba so svobodnoj struyoj v rabochej chasti byla postroena Gyustavom Ejfelem v Parizhe na Marsovom pole v 1909 godu Dalnejshee razvitie shlo preimushestvenno po puti uvelicheniya ih razmerov i povysheniya skorosti potoka v rabochej chasti gde pomeshaetsya model V 1934 godu v rajone Berlina postroena Bolshaya aerodinamicheskaya truba Adlershof dlya aerodinamicheskogo modelirovaniya V trube diametrom ot 8 5 do 12 m razmeshalis chasti samolyotov i izuchalos vozdejstvie na nih gorizontalnyh vozdushnyh potokov Osobennostyu dannoj aerodinamicheskoj truby yavlyaetsya betonnoe sooruzhenie Zeiss Dywidag s tolshinoj stenok vsego 8 santimetrov V nastoyashee vremya sohranyaetsya kak pamyatnik promyshlennoj arhitektury v sostave Aerodinamicheskogo parka Vpervye chelovek vzletel v vertikalnoj aerodinamicheskoj trube v 1964 godu na aviabaze angl v Ogajo Ispytanie maketa samolyota MD 11 v aerodinamicheskoj trube v Issledovatelskom centre Ejmsa Sm takzheVertikalnaya aerodinamicheskaya truba Issledovaniya na ballisticheskoj trasse ADT 128 Landshaftnaya aerodinamicheskaya truba Krylovskogo gosudarstvennogo nauchnogo centra Aerodinamicheskaya truba 3 AT 17 5 3PrimechaniyaCAGI Eksperimentalnaya baza neopr Data obrasheniya 28 oktyabrya 2012 Arhivirovano 30 oktyabrya 2012 goda Sobolev D A Istoriya samolyotov Nachalnyj period M ROSSPEN 1995 343 s LiteraturaGofman A D Dvizhitelno rulevoj kompleks i manevrirovanie sudna L 1988 Spravochnik po teorii korablya V tryoh tomah Ya I Vojtkunskij L 1987 T 1 Fizicheskaya enciklopediya A M Prohorov M Sovetskaya enciklopediya 1988 T 1 S 161 164 704 s 100 000 ekz SsylkiMediafajly na Vikisklade Aerodinamicheskaya truba Bolshaya sovetskaya enciklopediya v 30 t gl red A M Prohorov 3 e izd M Sovetskaya enciklopediya 1969 1978 Aerodinamicheskaya truba v Fizicheskoj enciklopedii Opyty s aerodinamicheskoj truboj na YouTube Pervyj polet v aerodinamicheskoj trube v Rossii na YouTubeV drugom yazykovom razdele est bolee polnaya statya Wind tunnel angl Vy mozhete pomoch proektu rasshiriv tekushuyu statyu s pomoshyu perevoda
